資源簡(jiǎn)介

第二節(jié) 內(nèi)能　　熱傳遞
核心素養(yǎng)
通過類比的方法建立內(nèi)能的概念，聯(lián)系實(shí)際分析內(nèi)能與溫度之間的關(guān)系，體會(huì)物理概念的嚴(yán)密性和物理知識(shí)內(nèi)部的邏輯體系．
教學(xué)設(shè)想
本節(jié)教材主要介紹了內(nèi)能的概念和物體內(nèi)能的轉(zhuǎn)移——熱傳遞以及熱量的概念．
首先，聯(lián)系八年級(jí)所學(xué)的分子熱運(yùn)動(dòng)理論和第一節(jié)所學(xué)的機(jī)械能的相關(guān)知識(shí)，采用類比的方法介紹內(nèi)能的概念，通過一個(gè)小實(shí)驗(yàn)說明溫度與分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的關(guān)系，進(jìn)而分析溫度與內(nèi)能之間的關(guān)系．然后，結(jié)合實(shí)例說明熱傳遞是改變物體內(nèi)能的一種方式，并進(jìn)一步引申建立熱量的感念。
本節(jié)教學(xué)中，關(guān)于內(nèi)能熱量的概念，類比分子動(dòng)能和物體動(dòng)能，內(nèi)能和機(jī)械能的異同是重點(diǎn)。其中，認(rèn)識(shí)內(nèi)能及相關(guān)定義；內(nèi)能與溫度的關(guān)系，及內(nèi)能、溫度與熱量三者之間的關(guān)系都是比較抽象的內(nèi)容，也是本節(jié)教學(xué)的難點(diǎn)．因此，教學(xué)中要注意借助學(xué)生自身的生活經(jīng)驗(yàn)，也可以做一些小實(shí)驗(yàn)，以幫助學(xué)生正確理解概念．
教學(xué)目標(biāo)
物理觀念
（1）知道內(nèi)能的概念，能簡(jiǎn)單描述溫度和內(nèi)能的關(guān)系．
（2）知道熱量的概念，知道內(nèi)能、熱量的單位與功的單位相同．
科學(xué)思維
通過觀察和分析，知道熱傳遞是改變內(nèi)能的一種方式，是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移過程．
科學(xué)探究
通過實(shí)驗(yàn)探究，知道熱傳遞能改變物體的內(nèi)能
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任
（1）通過實(shí)驗(yàn)探究，使學(xué)生體驗(yàn)探究的過程，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣
（2）有應(yīng)用科學(xué)原理解決實(shí)際問題的意識(shí)和積極性．
教學(xué)重難點(diǎn)及突破
重點(diǎn)
關(guān)于內(nèi)能、熱量的概念，類比分子動(dòng)能和物體動(dòng)能，內(nèi)能和機(jī)械能的異同
難點(diǎn)
認(rèn)識(shí)內(nèi)能及相關(guān)定義；內(nèi)能與溫度的關(guān)系，及內(nèi)能、溫度與熱量三者之間的關(guān)系．
教學(xué)突破
在回顧分子動(dòng)理論的基礎(chǔ)上可以引導(dǎo)學(xué)生討論：運(yùn)動(dòng)的物體具有動(dòng)能，那么做熱運(yùn)動(dòng)的分子是否具有動(dòng)能呢 受到地球吸引的物體若被舉高，具有重力作用力，分子之間是否也具有勢(shì)能 為說明分子勢(shì)能，可以自制一個(gè)教具（如圖12-6所示）演示．將分子間的相互作用類似地看成分子間由一根彈簧相連接，改變分子模型間的距離，彈簧發(fā)生形變，具彈性勢(shì)能，分子與分子之間也有勢(shì)能．由此可類比推知分子間也存在勢(shì)能．教學(xué)中要注意把握住分子勢(shì)能的教學(xué)要求，只要學(xué)生通過類比，知道由于分子之間存在相互作用力，因而具有分子勢(shì)能即可，不必對(duì)分子勢(shì)斃的有關(guān)知識(shí)做深入介紹，也不要求懂得分子勢(shì)能的大小在宏觀上與物體的體積有關(guān)
關(guān)于“溫度與內(nèi)能關(guān)系”的教學(xué)．在這部分內(nèi)容的教學(xué)中，要注意調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)他們初步的推理能力．可以首先讓學(xué)生觀察“墨水滴入溫度不同的液體后擴(kuò)散的速度不同”的實(shí)驗(yàn)，并思考：“墨水的擴(kuò)散速度不同說明了什么 ”進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生分析：“當(dāng)一個(gè)物體的溫度升高時(shí)，它的內(nèi)能有無變化 如何變化 ”然后指導(dǎo)學(xué)生概括出結(jié)論（即依據(jù)“溫度高一擴(kuò)散快+分子運(yùn)動(dòng)得快——分子動(dòng)能大——物體的內(nèi)能大”這一邏輯推理過程來教學(xué)）．在此基礎(chǔ)上指出：實(shí)驗(yàn)表明，一個(gè)物體溫度升高時(shí)，它的內(nèi)能會(huì)增加；溫度降低時(shí)，內(nèi)能就會(huì)減少．對(duì)于學(xué)有余力的學(xué)生還可以進(jìn)一步討論：“物體內(nèi)能增加溫度一定會(huì)升高，物體內(nèi)能減少溫度一定會(huì)降低．這種說法對(duì)嗎 ”
關(guān)于‘熱傳遞、熱量”的教學(xué)．熱傳遞是在小學(xué)科學(xué)中學(xué)習(xí)過的內(nèi)容，因此教材以“信息快遞’的方式僅提供了發(fā)生熱傳遞的條件和結(jié)果，并沒有涉及其他更多的內(nèi)容．教學(xué) 中，可以首先要米了冬教材中所示的例子，再根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)舉出一些熱傳遞的實(shí)例（所舉傳遞的三種方式），接著針對(duì)各個(gè)實(shí)例重點(diǎn)分析在熱傳遞過程中物體的溫度如何變化，內(nèi)能(能量)是如何轉(zhuǎn)移的，從而使學(xué)生認(rèn)識(shí)到熱傳遞是改變物體內(nèi)能的一種方式，其實(shí)質(zhì)是在發(fā)生熱傳遞過程中物體的內(nèi)能(能量)發(fā)生了轉(zhuǎn)移。
教學(xué)準(zhǔn)備
教師準(zhǔn)備
多媒體電腦、展臺(tái)、自制PPT課件；搜集課本中的插圖圖片制成幻燈片；彈簧一根、冷水一杯、熱水一瓶、燒杯兩個(gè)、紅墨水一瓶、滴管一個(gè)；一裝有大半瓶水的鹽水瓶和一支去掉筆尖上小圓珠的圓珠筆芯
學(xué)生準(zhǔn)備
1．課前預(yù)習(xí)：回顧有關(guān)分子運(yùn)動(dòng)理論；預(yù)習(xí)什么叫物體的內(nèi)能 它跟哪些因素有關(guān) 什么是熱傳遞 兩物體發(fā)生熱傳遞滿足哪些條件 什么叫熱量 熱量的計(jì)算公式是什么 如何理解它 使用公式計(jì)算時(shí)有哪些注意事項(xiàng)
2．冷、熱水一杯、紅墨水一瓶、滴管一個(gè)．
教學(xué)過程
一、引入新課
復(fù)習(xí)引入：物體具有動(dòng)能、勢(shì)能，我們是如何判斷的
——觀察物體是否運(yùn)動(dòng)，是否被舉高．
講述：機(jī)械能的存在可以憑肉眼判斷，即它是一種外部形式的能量．一杯開水可以燙傷人體，說明它具有能量，就像各種燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生熱一樣，這種能量的存在．一般憑肉眼是不能判斷的，但可以通過其他現(xiàn)象說明，即它是一種內(nèi)部形式的能量．這種能量叫內(nèi)能．
點(diǎn)評(píng)：對(duì)比引入新課，為下一步學(xué)習(xí)作鋪墊．
二、內(nèi)能
如同運(yùn)動(dòng)著的物體具有動(dòng)能一樣，做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的分子也具有動(dòng)能；如同用彈簧相互連接的物體具有彈性勢(shì)能一樣，分子之間也存在引力和斥力的作用，因此也具有勢(shì)能．　
閱讀課文并討論分子動(dòng)能、勢(shì)能與物體動(dòng)能、勢(shì)能之間的聯(lián)系．
幻燈片展示：對(duì)比歸納并完成下表．
對(duì)象 物理量 分子間(內(nèi)部)的能量 物體間(外部)的能量
動(dòng)能 同 分子動(dòng)能：分子由于無規(guī)則運(yùn)動(dòng)而具有的能量 同 物體動(dòng)能：物體由于做機(jī)械運(yùn)動(dòng)而具有的能量
異 分子熱運(yùn)動(dòng)是永不停息的，即分子動(dòng)能不為零 異 機(jī)械運(yùn)動(dòng)包括靜止，即物體動(dòng)能在物體靜止時(shí)為零
勢(shì)能 同 分子勢(shì)能：分子間由于相互作用的引力和斥力而產(chǎn)生的能量 同 彈性勢(shì)能 拉伸時(shí)各部分之間相互吸引，壓縮時(shí)各部分之間相互排斥
重力勢(shì)能 物體與地球之間相互吸引
異 分子間作用力 異 物體間作用力
歸納：在物理學(xué)中，我們把物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和稱為物體的內(nèi)能．
閱讀課本第40頁“信息快遞”物體內(nèi)部大量分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)稱為熱運(yùn)動(dòng)．
幻燈片展示：插圖12-19（a）、（b）、（c） 三圖
提問：組成空氣、鐵水、冰山等物質(zhì)的分子在運(yùn)動(dòng)嗎 說明了什么
學(xué)生思考后回答：都在運(yùn)動(dòng)，說明任何一個(gè)物體都有內(nèi)能
進(jìn)一步對(duì)比歸納內(nèi)能與機(jī)械能的關(guān)系（見下表）：
物理量 項(xiàng)目 內(nèi)能 機(jī)械能
定義 物體內(nèi)部所有分子的動(dòng)能、勢(shì)能之和 物體動(dòng)能、勢(shì)能之和
關(guān)系 內(nèi)能不為零 可以為零
點(diǎn)評(píng)：通過對(duì)比分析得出分子動(dòng)勢(shì)能與物體動(dòng)勢(shì)能之間、內(nèi)能與機(jī)械能之間的關(guān)系．
學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：紅墨水分別在冷、熱水中擴(kuò)散，并分析內(nèi)能的變化情況．
分析：溫度越高，分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)就越劇烈，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，它的動(dòng)能就越大，物體的內(nèi)能就越大．
歸納結(jié)論：溫度越高，擴(kuò)散過程越快對(duì)于同一物體，溫度升高，內(nèi)能增大．
進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)：取一裝有大半瓶水的鹽水瓶和一支去掉筆尖上小圓珠的圓珠筆芯．在鹽水瓶瓶塞上開一小孔，用力將圓珠筆芯插人活塞．塞緊瓶口，使圓珠筆芯下端能沒入水中。
討論：①用雙手捂住封閉有空氣的瓶子的上半部分，你能看到什么現(xiàn)象 ②用開水澆一下封閉有空氣的瓶子的上半部分，你看到的現(xiàn)象與剛才有何不同
被封閉的空氣加熱后能將瓶中的水?dāng)D壓出來，說明這部分空氣具有內(nèi)能．溫度越高，水噴得越_______（高/低），這說明物體的內(nèi)能與溫度_______（有/無）關(guān)．可見，一般情況下，同一物體的溫度越高，它的內(nèi)能就越__（大/小）
引導(dǎo)學(xué)生思考與分析．
提出疑問：內(nèi)能增大，物體溫度一定上升嗎 （提示學(xué)生，回憶六種物態(tài)變化吸熱與放熱的情況）
學(xué)生討論并舉例反駁：—杯熱水與半杯熱水相比，前者內(nèi)能大于后者，水沸騰時(shí)需要不斷吸收熱量，但溫度保持不變．一塊O℃的冰剛?cè)刍伤?，溫度仍是O℃，但內(nèi)能增大了。
歸納：內(nèi)能增大，物體溫度不一定升高．因?yàn)閮?nèi)能大小受溫度、質(zhì)量、狀態(tài)等因素的影響。
點(diǎn)評(píng)：通過探究物體內(nèi)能與溫度的關(guān)系，知道內(nèi)能的影響因素是溫度，再進(jìn)一步通過事例分析內(nèi)能的其他影響因素，拓展學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)面．
三、熱傳遞——改變內(nèi)能的一種方式
幻燈片展示；插圖12-21（a）、（b）、（c）三圖，引導(dǎo)學(xué)生分析討論，上述物體的內(nèi)能是如何轉(zhuǎn)移的
從高溫物體傳給低溫物體．
講述：這種傳遞的方式叫熱傳遞．
進(jìn)一步列舉生活實(shí)例：冬季，同學(xué)們常用熱水焐手、焐腳，從熱水吸收熱量，使手腳暖和起來。這采用的是什么方式 ——熱傳遞
學(xué)生舉出生活中其他例子：燒水冬季夜間養(yǎng)雞場(chǎng)徹夜點(diǎn)燈、曬太陽……
歸納小結(jié)：熱傳遞是改變物體內(nèi)能的一種方式．
閱讀課本第42頁“信息快遞”，進(jìn)一步引發(fā)學(xué)生思考與討論：在熱傳遞過程中，
（1）傳遞的條件是：兩物體存在溫度差
（2）傳的物質(zhì)是：內(nèi)能．
（3）傳遞的方向是：高溫物體傳給低溫物體
（4）傳遞的結(jié)果是：高溫物體與低溫物體的末溫相等；高溫物體放出的熱量與低溫物體的吸收的熱量相等．
點(diǎn)評(píng)：通過事例和分析歸納得出熱傳遞的概念等．
四、熱量的概念和單位
講述：在物理學(xué)中，把物體在熱傳遞過程中轉(zhuǎn)移能量的多少叫作熱量，用符號(hào)Q表示，單位是焦耳（J）．
熱量定義：熱傳遞過程中轉(zhuǎn)移的能量，即變化的內(nèi)能．
高溫體內(nèi)能減少，叫作放出熱量，簡(jiǎn)稱放熱，用符號(hào)Q熱表示；低溫物體內(nèi)能增加，叫作吸收熱量，簡(jiǎn)稱吸熱，用符號(hào)Q吸表示
點(diǎn)評(píng)：在學(xué)習(xí)熱傳遞的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引出熱量的概念．
五、交流與小結(jié)
師生共同歸納本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)：
1．物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和稱為物體的內(nèi)能．它的影響因素是溫度、質(zhì)量、狀態(tài)等：
2．熱傳遞——改變內(nèi)能的一種方式，①條件是兩物體存在溫度差；②傳遞的物質(zhì)是內(nèi)能；③傳遞的方向是：高溫物體傳給低溫物體；④傳遞的結(jié)果有兩個(gè)：一是高溫物體與低溫物體的溫相等；二是高溫物體放出的熱量與低溫物體的吸收的熱量相等．
3．熱傳遞程中轉(zhuǎn)移的能量稱為熱量，即變化的內(nèi)能．高溫物體內(nèi)能減少，稱為放出熱量，簡(jiǎn)稱放熱，用符號(hào)Q放表示、低溫物體內(nèi)能增加，稱為吸收熱量，簡(jiǎn)稱吸熱，用符號(hào)Q吸表示。
六、布置作業(yè)
復(fù)習(xí)本節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容，并完成課本第42頁練習(xí)第1.2題．
板書設(shè)計(jì)
第二節(jié)　　內(nèi)能　　熱傳遞
1．內(nèi)能
定義：在物理學(xué)中，我們把物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫作物體的內(nèi)能．
影響因素：溫度、質(zhì)量、狀態(tài)等
2．熱傳遞——改變內(nèi)能的一種方式
（1）傳遞的條件是：兩物體存在溫度差．
（2）傳遞的物質(zhì)是：內(nèi)能．
（3）傳遞的方向是：高溫物體傳給低溫物體
（4）傳遞的結(jié)果是：高溫物體與低溫物體的末溫相等；高溫物體放出的熱量與低溫物體吸收的熱量相等
（5）傳遞的實(shí)質(zhì)是：內(nèi)能的轉(zhuǎn)移．
3．熱量
定義：熱傳遞過程中轉(zhuǎn)移的能量．即變化的內(nèi)能：?jiǎn)挝唬航苟?，符?hào)：J.
高溫物體內(nèi)能減少，叫作放出熱量，簡(jiǎn)稱放熱，用符號(hào)Q放表示、低溫物體內(nèi)能增加叫作吸收熱量，簡(jiǎn)稱吸熱，用符號(hào)Q吸表示．
教學(xué)探討與反思
教學(xué)中，在講清內(nèi)能與溫度、熱量之間的關(guān)系時(shí)，課堂上要留有足夠讓學(xué)生思考的空間和時(shí)間；在熱量的計(jì)算中，要注重引導(dǎo)學(xué)生對(duì)概念“升高（了）”、“升高到”、“降低（了）”、“降低到”的區(qū)別．
補(bǔ)充資料
分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象
氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的速率很大，分子間極為頻繁地互相碰撞，每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)軌跡都是無規(guī)則的雜亂折線．溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越就激烈．在0℃時(shí)空氣分子的平均速率約為400米/秒，但是，由于極為頻繁的碰撞，分子速度的大小和方向時(shí)刻都在改變，氣體分子沿一定方向遷移的速率就相當(dāng)慢，所以氣體分子沿一定方向遷移的速率比氣體分子運(yùn)動(dòng)的速率要慢得多．
固體分子間的作用力很大．絕大多數(shù)分子只能在各自的平衡位置附近振動(dòng)，這是固體分子熱運(yùn)動(dòng)的基本形式，但是，在一定溫度下，固體里也總有一些分子的速度較大，具有足夠的能量脫離平衡位置．這些分子不僅能從一處移到另一處，而且有的還能進(jìn)入相鄰物體，這就是固體發(fā)生擴(kuò)散的原因．固體的擴(kuò)散在金屬的表面處理和半導(dǎo)體材料生產(chǎn)上很有用處．例如，鋼件的表面滲碳法（提高鋼件的硬度）、滲鋁法（提高鋼件的耐熱性），都利用了擴(kuò)散現(xiàn)象；在半導(dǎo)體工藝中利用擴(kuò)散法滲入微量的雜質(zhì)，以達(dá)到控制半導(dǎo)體性能的目的．
液體分子的熱運(yùn)動(dòng)情況跟固體相似，其主要形式也是振動(dòng)，但除振動(dòng)外，還會(huì)發(fā)生移動(dòng)，這使得液體有一定體積而無一定的形狀，具有流動(dòng)性，同時(shí)，其擴(kuò)散速度也大．
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